脱硫塔在船舶工程中的应用
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摘 要：随着人类对环境意识的不断提高以及IMO的标准规范要求，对船舶的尾气排放有了进一步的要求，其排放的SOx必须满足IMO Tier III的规范，同时随着国际商务贸易日益频繁，而船舶作为重要的海路运输工具，其尾气排放对环境的影响越来越引起人们的重视。基于这种绿色环保的背景，脱硫塔装置在船舶工程中得以应用。本文将从脱硫塔的工作原理和设计策略角度，就其在船舶工程中的应用进行较为详细的阐述和分析。
关键词：脱硫塔;工作原理;设计策略;尾气;绿色环保
脱硫塔在船舶中的应用是顺应时代发展的产物，船舶作为现在国际物流交易的主要交通工作，控制其尾气的排放对环境保护起到极为重要的作用，整套脱硫塔装置操作简单、成本有效、维护方便，可以适用于任何类型的船舶并且和所有类型引擎兼容，同时减少硫元素的排放对于海洋生物的保护也起到至关重要的作用，脱硫塔在对尾气处理上能完全符合IMO对船舶工业限制硫排放的要求。
一、脱硫塔的工作原理
（一）模块化的装置
模块化的设计让脱硫塔在安装时更加简便和高效，大大降低了船厂的安装强度，同时模块化的设计缩短了整套系统的调试时间，有利的提高了安装效率和减少了停机时间。整套系统具有独特的一体化解决方案，能够在同一时间内完成冷却尾气、去除硫磺、消除粉尘颗粒等活动，同时洗涤塔是一个开放式的且没有移动部件的结构，具有非常高的稳定性和可靠性。洗涤塔的结构非常紧凑同时也是量身定制的，这样就能有效的匹配新建的或者改造的船舶有限的空间。
（二）脱硫塔装置工作概况
在整个系统中洗涤塔是一个核心且影响安装的部件，其尺寸取决于发动机的最大容量，让其保持最低的能量消耗和最低的背压，如果有些船舶空间实在有限，洗涤塔的尺寸还是可以得到一定的调整。尾气从洗涤塔的底部通过其引导至顶部，此过程中尾气的流速在塔中得到完美的控制，海水通过塔顶的喷嘴均匀的从塔顶喷出，从而形成均匀的喷雾，有效的对尾气进行洗涤处理，这其中包含三个有效的工程：
（1）冷却。排气管的尾气从排出至塔顶，通过两层级喷雾的处理其将被冷却至最佳的温度。
（2）消除粉尘颗粒。几乎所有的颗粒粉尘在经过洗涤塔的过程中被塔中的喷雾有效的去除。
（3）去除硫磺。在尾气被排放至大气中之前，尾气中的Sox被塔顶的喷雾溶解并以盐的形式结合排放至循环处理柜中，干净的尾气从塔顶排除，硫化物通过喷雾得以去除。
（三）闭环式洗涤装置
闭环式洗涤装置被应用于零排放区域，在洗涤过程中的海水被连续循环使用。其工作原理流程如下：船舶的尾气经尾气收集器从洗涤塔的底部进入顶部，此过程中需通过洗涤塔中的两道均匀喷雾。尾气在洗涤塔中被海水喷雾清洗，尾气中的硫元素会溶解在喷雾水中，处理后的水将会汇集到处理水循环柜中，然后在循环柜中添加NaOH以中和酸度。处理完成后的水将再次输出到洗涤塔，以此反复循环使用。在循环柜中硫化物将和NaOH化学反应成无机盐，基于电导率等级一定量的工艺水将被从系统中排出并在工艺水处理系统中自动处理，与此同时海水以及NaOH将被持续供应到处理水箱中以维持处理水箱的液位和PH值，工艺水处理单元将会对被排出的水进行固体物和油液的分离处理，剩余的污泥将会污油泵抽吸到污泥仓。根据MARPOL（国际防止船舶造成污染公约）附则VI MEPC.259（68）号决议规定将持续对PH值、浊度以及PAH值进行监测。最后干净的尾气将从洗涤塔排出，不含有硫和粉尘颗粒。
二、脱硫塔在工程中的设计策略
由于船舶产品的特殊性，整个脱硫塔处理系统在设计上也有其专业定制性，通常情况会根据船东或者运营商提供的说明信息，针对特定的要求和船型提供一套完整的脱硫塔处理系统的设计方案，并由船级社批准。
整套系统的设计主要可以分成3个过程：
（一）上船勘测和3D激光扫描
为了获得正确的现场信息以及防止对船上情况的任何误解，通常情况下会要求安排验船师和3D扫描团队到现场进行可视化检查，在船上的适当的区域安装3D扫描仪对船上的情况进行测量和激光扫描。对船舶进行3D扫描时船东代表应该对登船团队提供必要的协助对扫描区域提供相应的安全保障，同时3D激光扫描对于一些隐蔽区域也具有很好的扫描效果，能很好的保证后续设计工作顺利进行。3D扫描完成后与设计软件相匹配的三维扫描的点云和3D扫描的在线全景视图将会被生成，同时将会给船东或运营商提供洗涤器的安装调查报告和建议。
（二）概念设计
概念设计能够很好地识别关键设计的问题，在此将会生成洗涤器系统的粗略3D模型，并提供初步改造的规格说明书和船级社需要的文件包，初始的管路布线将会在CAD模型中得到确认。基于现场调查和概念设计，将能够为所选洗涤器系统的全面改造提供一个确定的报价，同时现场调查和概念设计需要客户作为单独服务支付购买，这样将会给后面的基础设计和详细设计奠定了基础，在很大程度上降低了改造风险。
（三）基础设计和详细设计
在签订合同后，将根据最新的船级社要求完成洗涤器系统集成的2D+3D详细设计，同时也包括箱体、管路、船体结构、基座以及任何其它相关结构的详细生产图和原理图，为船东完成整条船的所有图纸船级社的评估和审核。
三、结语
隨着国际海事组织（IMO）发布的“全球限硫令”来临——要求自2020年起，全球范围内所有船舶燃油含硫量从3.5%下降到0.5%，这项规定将于2020年1月1日起正式实施，加装脱硫塔处理系统能很好的切合国际准则和环境保护的要求，实现船舶尾气的脱硫无尘排放，脱硫塔处理系统的应用符合人类可持续发展和绿色海洋船舶技术的要求。
参考文献：
[1]中国船舶工业总公司.船舶设计实用手册（总体分册）.北京：国防工业出版社，1998.
[2]International Maritime Organization（IMO）.Resolution MEPC.259（68）Guidelines for exhaust gas cleaning systems 2015.
作者简介：张斌（1987-），本科，中级工程师，研究方向：船舶技术。
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